31 група 24.11. Тема 3. Мінеральні зв’язуючи для малярних складів та добавки до них.

 Тема уроку 9,10: Портландцемент. Рідке скло. Добавки до зв’язуючи.

Мета: вивчення цієї теми дозволить Вам:

•  характеристика портландцементу і його види

•  характеристика рідкого скла

•  добавки до зв’язуючих

Портландцемент і його види

Портландцемент (ПЦ) — при випалі до спікання природних мергелів або штучної суміші вапняку та глини одержують клінкер, який при тонкому подрібнюванні з природним гіпсом (1,5-3 %) утворює ПЦ. Хімічний склад клінкера, %:

                                                                    СаО   - 62-68

                                                                     SiO₂ – 21-24

                                                                     AI₂ O₃ – 4-8

                                                                      Fe₃O₃ – 2-5                          

Розглянемо властивості ПЦ:

Тонкість помелу (через сито 0,08 мм повинно проходити не менше 85% цементу;

Міцність ПЦ характеризується марками: 400, 500, 550, 600 (табл. 8). Час тужавлення: початок — не раніше 45 хв., закінчення -не пізніше 10—12 годин (за t°= +20°С).

Характеристика марок

                                                                                                                              Таблиця 8.                                              

 

Марка	Межа міцності, МПа
	При вигині	При стиску
400	5,5	40
500	6,0	50
550	6,2	55
600	6,5	60

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 2. Схема випробовування поло­винок балочок на стиск: 1 - верхня плита преса, 2 - половинка балочки, З - стальні пластинки, 4 - нижня плита преса.

Для визначення границі міцності на стиск, кожну балочку 2 (рис. 2) помістіть ніж двома пластинками 3 (розмірами 62,5x40 мм = 25 см²), які кладуть на нижню плиту 4 преса і притискають верхньою плитою 1. Манометр на пресі пока­же руйнівне зусилля (Р_руй).

За формулою   (кгс/см²) визначають границю міцності кожної балочки.

Тверднення. При твердненні ПЦ розрізняють 3 фази: розчинення, колоїдація і кристалізація.

При змішуванні ПЦ з водою у початковий (І) період відбувається розчинення клінкерних мінералів з поверхні цементних зерен, взаємодія мінералів з водою і утворення насиченого розчину. Протягом II періоду у насиченому розчині відбуваються реакції гідратації клінкерних мінералів у твердому стані, тобто без попереднього їх розчинення. При цьому утворюються гідратні новоутворення у колоїдному вигляді — період колоїдації. Період колоїдації супроводжується підвищенням в'язкості цементного тіста і зумовлює тужавлення цементу.

У III період з дрібних колоїдних часток утворюються крупні кристали — період кристалізації. Період кристалізації супроводжується твердненням цементного тіста і зростанням міцності цементного каменю. У перші 3—7 діб міцність цементного каменю швидко зростає і становить відповідно 40—70 % проектної марки. Потім цей процес уповільнюється і триває протягом 28 діб. У цей час ПЦ добирає решту 30 % міцності. Під час тверднення тісто з ПЦ змінюється в об'ємі. Якщо застосовували звичайний ПЦ - дає усадку, а якщо спеціальний — розширюється.

Тужавлення – це необоротна втрата пластичності.

Початок тужавіння має наставати не раніше як через 45 хв, а кінець - не пізніше як через 10-12 годин (строки тужавіння згідно зі стандартами визначаються за зануренням головки приладу Віка в цементне тісто нормальної густоти; початок тужавіння - час від початку замішування до момен­ту, коли голка не доходить до дна на 1-2 мм (2-4 мм), кінець тужавіння, коли голка занурюється в тісто не більше як на 1-2 мм).

 

Рис. 3. Прилад Віка:

а- загальний  вигляд, І станина, 2 - стержень, 3 - стрілка, 4 -шкала, 5 - голка, 6 - кільце,

7 - скляна Пластинка; б - товкачик; в – кільце для тіста.

Цементне тісто при тужавінні зменшується в об'ємі на 1...0.5 мм/м.

Види цементів, їх характеристика і призначення

Цемент застосовувався єгиптянами і римлянами ще до нашої ери. Практично одночасно, після забуття (1824-1825 рр.), незалежно один від одного Єгор Челієв у Росії і Джозеф Аспдин одержали  в'яжуче, яке потім назвали портландцемент (англій­ський остров  Порталанд).

Портландцемент - це гідравлічна в'яжуча речовина, яку одержують у результаті тонкого подрібнення випаленої до спікання (1450°С) суміші, що складається з вапняку (75%) і глини (25%). Спечений продукт (у вигляді гранул розмірами 10... 40 мм), з якого виготовляють портландцемент, називається клінкером. Під час помелу до клінкеру іноді додають активні мінеральні добавки (гіпс, пластифікатори тощо). Залежно від мінерального складу і структури клінкеру, тонкості помелу і вмісту активних добавок портландцементи бувають таких видів.

Швидкотверднучий  портландцемент застосовують для ре­монтних робіт і в зимових умовах.

Особливошвидкотверднучий  (марки, наприклад, 500) у віці однієї доби має границю міцності на стиск 20...25 МПа.

Надшвидшвидкотверднучий  цемент одержують тоді, коли до нього додають хлорид кальцію та велику кількість алюмінатів. Через 1 ...4 години, без теплової обробки, цей цемент набуває міцності, достатньої для розпалублення виробів.

Пластифікований портландцемент містить у собі пластифікуючі  добавки, здатні надавати розчинам та бетонним сумішам підвищеної рухомості.

Гідрофобний портландцемент містить у собі милонафт або асидол, що утворює найтонші водовідштовхувальні плівки, які зменшують  гігроскопічність.

Пуцолановий портландцемент одержують спільним помелом клінкеру, гіпсу (3...5%) та активної добавки (25...40%) у вигляді вулканічного (пуцоланового) попелу або паливної золи.

Шлакопортландцемент одержують спільним помелом клінкеру, гіпсу (3,5%) й 21...80% гранульованого доменного німину

Сульфатостійкий цемент має марку тільки 300, 400.

Білий  портландцемент декоративного призначення одержують із чистих вапняків, кварцового піску, каолінових (білих) і глин і чистих гіпсів.

У малярних роботах частіше використовують білі та кольорові ПЦ. Білі ПЦ одержують з білого клінкера (малозалізистого), у складі якого мало Fe₃O₃, мінеральних домішок і гіпсу.

Кольоровий портландцемент одержують шляхом перемішування білого клінкеру з пігментами або оксидами різних елементів.

Кольорові ПЦ одержують з білого чи кольорового клінкера (не менше 80 %), мінеральних і органічних барвників (не більше 15 %), гіпсу і мінеральних домішок (не більше 6 %).

Барвні домішки повинні бути світло— і лугостійкими. Кольорові ПЦ можна одержати, вводячи оксиди металів (до 1 %). Оксид хрому — жовто—зелений колір. Оксид марганцю — блакитний і оксамитово—чорний. Оксид кобальту — коричневий. Кольорові ПЦ випускають таких кольорів: жовтий, рожевий, червоний, коричневий, зелений, блакитний, чорний.

 

Тест

З якої сировини виробляється портландцемент:

а) клінкеру, гіпсу;

б) клінкеру, гіпсу, мінеральних домішок;

в) силікату кальцію, мінеральних домішок?

2.Чи залежать властивості портландцементу від тонкості молоття клінкеру?

3. Яка тривалість тверднення портландцементу береться для
оцінки міцності:

а) 5 діб; б) 28 діб; в) 25 діб?

4. Що додають до портландцементу для уповільнення тужавлення:

а) силікат кальцію;

б) мінеральні домішки;

в) гіпс?

5.   Чи покращують властивості цементу різноманітні мінеральні
домішки?

6.   Який різновид портландцементу застосовують для
опоряджувальних робіт:

а) білий;

б) швидкотверднучий;

в) шлакопортландцемент;

г) пластифікований?

7. Який різновид портландцементу має найбільшу стійкість
проти корозії:

а) пластифікований;

б) шлакопортландцемент;

в) швидкотверднучий?

8. З якої сировини виробляється портландцементний клінкер:

а) мергелю;

б) вапняку і гіпсу;
в)вапняку і глини?

9. Що характеризує марка цементу:

а) строки тужавлення;

б) міцність;

в) щільність?

10. Як підвищити стійкість цементного каменю проти корозії:

а) додати гіпс;

б) змінити тонкість молоття;

в) додати активні мінеральні домішки, що з'язують Са(ОН)₂ у
нерозчинні гідросилікати?

Рідке скло

Прикладом повітряного зв'язуючого є рідке скло. Залежно від вихідного матеріалу рідке скло поділяють на натрієве і калієве. Натрієве рідке скло - колоїдний водний розчин силікату натрію (Na₂O ∙mSiO₂). Калієве рідке скло — колоїдний водний розчин силікату калію (К₂0∙ mSі0₂).

Якість рідкого скла характеризується модулем т і густиною. Чим вище модуль, тим вищою є якість рідкого скла. Густина характеризує концентрацію скла. Модуль ставиться у паспорті кожної партії скла. Твердне рідке скло повільно, завдяки випарюванню води та взаємодії з вуглекислим газом С0₂, що знаходиться у повітрі.

Для прискорення процесу тверднення в рідке скло вводять фторосилікат натрію (Ма₂SіF₆).

Натрієве рідке скло:

. модуль від 2,5 до 3;

• густина 1,43-1,55 г/см³ (1430-1550 кг/м³);

• застосовують для приготування кислотостійких розчинів, вогнезахисних обмазок, для силікатизації (ущільнення) штукатурних розчинів.

Калієве рідке скло:

• модуль у межах 3—4;

• густина 1,4-1,42 г/см³ (1400-1420 кг/м³);

• застосовують як зв'язуюче для мастик, замазок, силікатних фарб, а також для приготування кислотостійких розчинів і бетону.

Часто густина рідкого скла, що надходить на будівництво, є вищою, ніж потрібно. Кількість води, яку необхідно додати для одержання розчину потрібної концентрації, визначається за формулою:

V_в =V_n (р_п - р_т) / (р_т -1000),

де: V_в — кількість води, яку потрібно додати до розчину, л;

V_п — початковий об'єм рідкого скла, л;

р_п — початкова густина рідкого скла, кг/м³;

р_т   — необхідна густина розчину, кг/м³.

Густина рідкого скла виміряється ареометром. Перевозять рідке скло в бочках, зберігають у закритих приміщеннях, що опалюються в зимовий час.

Тест

1.       Рідке скло - це повітряне в'яжуче?

2.   Залежно від вихідного матеріалу рідке скло поділяють на:

а) калієве;

б) натрієве;

в) магнієве?

3. Чим характеризується якість рідкого скла:

а) модулем;

б) густиною;

в) наявність окису магнію?

4.Рідке скло тужавіє швидко?

5.Натрієве рідке скло застосовують для приготування
кислотостійких розчинів?

6.Що пришвидшує процес тужавлення рідкого скла:

а) взаємодія з киснем повітря;

б) додаванням води?

в) домішки фторосилікату натрію?

7. Яким є модуль натрієвого рідкого скла для приготування
розчинів:

а) 1,5-2;

б) 2-2,5;

в) 2,5-3?

8. Чим визначається густина рідкого скла:

а) термометром;

б) ареометром;
в) віскозиметром

9. Перевозять рідке скло у відкритих ємностях?

10.   Потрібно опалювати приміщення, де зберігається в
зимовий період рідке скло?

11.   Рідке скло надходить на будівництво потрібної густини?

12.Для приготування мастик, замазок використовують рідке скло?

Добавки до зв’язуючих

Для надання неорганічним в'яжучим матеріалам додат­кових технічних властивостей до їх складу вводять різні до­бавки.

Активні мінеральні добавки - це тонкоподрібнені природні добавки (попіл, пемза вулканічного походження) і штучні до­бавки (доменні гранульовані шлаки, керамзит, цем'янка (мо­лота цегла), зола тощо). їх змішують з вапняним пухким по­рошком і водою й утворюють тісто, яке здатне після тужавіння на повітрі продовжувати тверднути у воді.

Добавки-наповнювачі в кількості до 10% не впливають на якість в'яжучого. До них належать вапняки, глина, піски, до­менні шлаки тощо.

Поверхово-активні добавки - це речовини переважно органічного походження, що створюють плівку на частинках в'яжучого, яка заважає зчепленню (прилипанню) зерен при змішуванні з водою. Ці добавки надають в'яжучим плас­тичність,  легкоукладальність. До них належать асідол, мило­нафт, відходи миловарного виробництва, сульфатно-спирто­ва барда (відходи целюлозного виробництва).

Добавки-прискорювачі тверднення і сповільнювачі в'яжу­чого матеріалу змінюють строки їх тужавіння. До прискорю­вачів тверднення належать хлористий кальцій (СаС1₂), хлори­стий натрій (NаСІ) - у вигляді харчової кухонної або технічної солі; соляна кислота (НС1), мелене негашене вапно, поташ (К₂С0₃). Їх додають 2...3% від маси цементу. До сповільнювачів тужавіння цементу належать гіпс, слабкий розчин сірчаної кис­лоти, тваринний клей. Добавка невеликої кількості вугілля полегшує помел клінкеру.